超声辅助高压处理基于肽组学分析增强牛骨汤呈味活性成分的作用机制

推荐：针对传统高压炖煮技术限制牛骨汤呈味物质多样性的问题，本研究创新性地采用超声辅助高压处理（UHBBS）技术，通过肽组学分析揭示UHBBS可显著提升核苷酸（+34.18%）和游离氨基酸（FAAs，+150.62%）含量，生成456种独特肽段，并通过蛋白构象解折叠暴露酶切位点，为优化骨汤加工工艺提供新策略。

　　

随着中国肉类消费量持续增长，牛骨副产物的高值化利用成为产业焦点。牛骨汤因其丰富的营养和独特风味备受青睐，但其呈味物质（如核苷酸、游离氨基酸和肽类）的释放效率受传统加工技术限制。高压炖煮虽能加速热反应，但可能导致蛋白变性不充分和传质效率低下，而超声辅助技术通过空化效应提升细胞破碎和物质转移的特性尚未在牛骨汤体系中充分探索。

针对这一技术空白，宁波大学智能食品物流与加工浙江省重点实验室的研究团队在《Ultrasonics Sonochemistry》发表研究，系统评估了超声辅助高压处理（UHBBS）对牛骨汤呈味活性成分的影响机制。研究通过电子舌和感官评价确定最佳工艺参数（80℃超声30分钟后120kPa高压炖煮90分钟），结合液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）和肽组学分析，发现UHBBS处理使5′-核苷酸总量提升34.18%，其中呈味关键物质GMP浓度达0.5802μg/mL；游离氨基酸总量增长150.62%，鲜味氨基酸谷氨酸（Glu）增幅达215.05%。

关键技术包括：1）电子舌智能评价系统量化鲜味强度；2）超滤离心（10kDa MWCO）分离肽段；3）Orbitrap Exploris 480质谱进行非标记定量肽组学分析；4）圆二色谱（CD）解析蛋白二级结构变化；5）机器学习模型（TastePeptides-DM/Umami-YYDS/Umami-MRNN）预测鲜味肽。

研究结果揭示：

1. 1.

   呈味物质释放特性

   UHBBS处理显著改变氨基酸呈味属性分布，甜味氨基酸增加118.48%而苦味氨基酸降低21.28%。肽段分析发现84种UHBBS特有鲜味肽，其C端疏水残基（缬氨酸/苯丙氨酸）占比提升，可能增强与T1R1/T1R3受体的结合。

2. 2.

   肽段转化路径

   在246种共有肽段中，31.7%的丰度发生显著变化，其中56种上调、22种下调。序列比对显示下调肽段通过特异性生成（12种）、重组生成（14种）和稳态生成（10种）三条路径转化为新肽段，超声空化效应促进蛋白选择性降解。

3. 3.

   前体蛋白溯源

   肽段主要源自胶原蛋白（α1/α2链）和血红蛋白α亚基。UHBBS处理使血红蛋白源肽段在N端1-60氨基酸区域富集，胶原α2链在500-1000残基区出现密集切割位点，表明超声对蛋白结构域具有选择性破坏作用。

4. 4.

   蛋白构象变化

   圆二色谱显示UHBBS处理使α-螺旋含量降低，β-折叠增加；游离巯基含量上升提示二硫键断裂。这种构象解折叠导致乙酰化修饰位点暴露，其中丙氨酸残基为主要修饰位点，可能通过增强肽段稳定性提升呈味特性。

该研究首次阐明UHBBS技术通过物理-化学协同效应（空化作用/热压耦合）改变牛骨蛋白高阶结构，促进呈味前体物质的释放与转化。其创新性体现在：1）建立肽段丰度-切割位点-前体蛋白的映射关系；2）发现超声对胶原/血红蛋白的特异性降解模式；3）揭示乙酰化修饰对风味肽的潜在增效作用。研究成果为骨类食品的风味定向调控提供了理论依据和技术支撑，对开发功能性骨源食品具有重要实践价值。